自洁型流化床换热器制造技术

技术编号:15244604 阅读:243 留言:0更新日期:2017-05-01 17:54
本发明专利技术涉及一种自洁型流化床换热器,主要用以解决传统技术中乙烯裂解装置急冷冷却器易结垢,长周期使用后换热效果明显下降的技术问题。本发明专利技术通过采用一种包括下管箱1、换热器列管2、上管箱3、液固分离器4、下降管5、固体颗粒槽6、液体储槽7、液体循环泵8、下沿套管9、分布盘10和分布板11,换热器列管2和上管箱3相连,上管箱3连接液固分离器4,固体颗粒经过下降管5进入固体颗粒槽6,再回到下管箱1,液体进入液体储槽7,经液体循环泵8送至下管箱1的自洁型流化床换热器的技术方案较好地解决了上述技术问题,可用于延长乙烯裂解装置急冷冷却器的运行周期。

Self-cleaning fluidized bed heat exchanger

The invention relates to a self-cleaning fluidized bed heat exchanger, which is mainly used to solve the technical problems that the quench cooler of the ethylene cracking unit is easy to scale in the traditional technology, and the heat transfer effect is obviously decreased after a long period of use. The invention adopts a tube box 1, heat exchanger pipe 2, tube box 3, liquid-solid separator 4, drop tube 5, solid groove 6, a liquid storage tank, liquid circulation pump 7, 8, 9, the distribution along the casing plate 10 and distribution plate 11, heat exchanger 2 tube and tube box 3 is connected on the tube box 3 is connected with the liquid solid separator 4, solid particles into solid particles after the down tube 5 slot 6, back to the lower tube box 1, liquid into the liquid storage tank 7, heat exchanger technical scheme of self-cleaning fluidized bed by the liquid circulation pump 8 is sent to the next tube box 1 is used to solve the technical problems, the operation cycle can be used to extend the ethylene cracking unit of quench cooler.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工领域,具体的,属于化工换热设备长周期运行领域,涉及一种自洁型流化床换热器,广泛应用于解决管程走液相,且容易发生结垢堵塞的管壳式换热器的长周期运行问题。
技术介绍
换热器在石油、化工、能源等行业被广泛使用。然而,随着使用时间的增加,换热器不可避免的存在污垢粘附现象,从而导致换热器的换热效率降低,阻力增加,影响换热器的正常运行。开发自洁型流化床换热器替换传统换热器,可以提高换热器换热效果,有效延长装置运行时间,具有重大的经济效益。文献US005676201A公开了一种外循环流化床换热器。该流化床换热器未充分考虑固体颗粒均布问题,因而长周期下维持传热效果能力不强。文献CN202709856U公开了一种应用Kenics静态混合器的水平液固循环流化床换热器。该流化床换热器固体颗粒不能有效循环和均布,且只能用于卧式换热器。文献CN1786645A公开了一种紧凑型内循环流化床换热器。该流化床换热器同样没有考虑固体颗粒均布,因而强化传热效果有限。综上所述,解决固体颗粒的均布问题是增强其长周期下维持传热能力的关键技术之一。而现有技术均未能很好解决这一问题。本专利技术提供一种自洁型流化床换热器,通过换热器下沿套管、分布盘和分布板等多个设备来实现固体颗粒在流化床换热器管程中的均布,有针对性的解决了上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中换热器易结垢,长周期使用后换热效果明显下降的问题,提供一种自洁型流化床换热器。该自洁型流化床换热器具有固体颗粒分布均匀,长周期维持传热效果能力强的优点。为解决上述技术问题,本专利技术所采用的技术方案如下:一种自洁型流化床换热器,该自洁型流化床换热器由下管箱1、换热器列管2、上管箱3、液固分离器4、下降管5、固体颗粒槽6、液体储槽7、液体循环泵8组成;其中,分布盘10和分布板11安装在下管箱1内,分布板11安装在分布盘10之上,换热器列管2下端安装下沿套管9,下沿套管9位于分布板11之上,换热器列管2和上管箱3相连,上管箱3连接液固分离器4,液固分离器4分出来两路,一路固相通过下降管5连接固体颗粒槽6,另一路液相连接液体储槽7,液体储槽7通过液体循环泵8连接下管箱1,固体颗粒槽6连入从液体循环泵8到下管箱1的管路。上述技术方案中,所述每根下沿套管9匹配一根换热器列管2。下沿套管9管径为换热器列管2的0.4倍~0.6倍。下沿套管9长度为15mm~50mm。从换热器中心到换热器四周,下沿套管9长度逐渐增加。下沿套管9设置斜向下坡口,坡口角度为15度~60度。换热器最中心的下沿套管9不设坡口,从换热器中心到换热器四周,下沿套管9坡口角度逐渐变小。换热器最中心的下沿套管9外壁上不开孔,换热器四周下沿套管9的外壁上至少开一个孔,开孔孔径为固体颗粒平均粒径的1.2~1.5倍。上述技术方案中,所述分布盘10为周边开小孔的旋转体,其中旋转体为圆柱、圆锥、圆台或半圆球中的一种。分布盘10中心轴和下管箱1中心轴重合。分布盘10垂直投影的最大长度小于等于换热器筒体直径的0.3倍。分布盘10高度小于等于其垂直投影的最大长度。分布盘10开孔率为40%~70%,开孔孔径为固体颗粒平均粒径的1.5~2倍。上述技术方案中,所述分布板11为多孔板。分布板11的正面结构为圆型、环型、翅片型或栅条型中的一种。分布板11的侧面结构为平面型、上凸型、下凸型、凸透型或凹透型中的一种。分布板11和分布盘10之间的距离大于等于30mm。分布板11直径为下管箱1筒体直径。分布板11厚度为5mm~10mm。分布板11开孔率为50%~80%,开孔直径大于等于固体颗粒平均粒径的2倍,对于任意两个开孔,距离分布板11中心远的开孔孔径大于等于距离分布板11中心近的开孔。上述技术方案中,所述液固分离器4是重力沉降式或者旋流分离器的一种。上述技术方案中,所述自洁型流化床换热器所使用的固体颗粒为惰性颗粒,具体指堆密度大于液相密度,具有一定硬度和强度,且不与使用场合系统内介质发生反应的固体颗粒,优选硅酸锆珠、刚玉球、瓷球、氧化铝珠、硅酸锆珠、玻璃珠、钢球、工程塑料、聚甲醛颗粒、聚四氟乙烯颗粒、小石子、切碎的金属丝、胶球中的一种或多种,更优选玻璃珠、氧化铝珠和硅酸锆珠。固体颗粒平均粒径为2mm~5mm。固体颗粒在所述自洁型流化床换热器内的平均体积固含率为3%~8%。为解决上述技术问题,采用一种自洁型流化床换热器的方法。自洁型流化床换热器列管2内循环急冷油,壳程循环工艺水和裂解产生的气体产物。上述方法中,急冷油从液体储槽7经液体循环泵8后打入下管箱1,与下管箱1内固体颗粒混合后,将固体颗粒流化;液固混合物依次经过分布盘10和分布板11后,进入下沿套管9,固体颗粒沿下沿套管9进入换热器列管2。固体颗粒在流化状态下反复冲刷换热器列管2壁面,在固体颗粒的冲刷下,污垢不易在换热器列管2壁面粘附而结聚;急冷油和壳程中的高温气体产物完成换热,冷却高温气体产物。上述方法中,固体颗粒和急冷油在自洁型流化床换热器中循环。上述方法中,自洁型流化床换热器管程列管中急冷油流速的操作范围为1.5m/s~4m/s。本专利技术的技术方案及方法中,所述下沿套管9、分布盘10、分布板11的材质为不锈钢,优选316L不锈钢。本专利技术的技术方案及方法中,以一定时间后换热器壳程流体出口温度的冷却效果来判断流化床换热器内的结垢情况,从而作为长周期下维持传热效果能力的判断依据。采用本专利技术的技术方案,一种由下管箱1、换热器列管2、上管箱3、液固分离器4、下降管5、固体颗粒槽6、液体储槽7、液体循环泵8组成的,下管箱1内安装分布盘10和分布板11,换热器列管2下端安装下沿套管9的自洁型流化床换热器,取得了连续运行100天后壳程流体出口温度仍为设计值的97%的较好技术效果。附图说明图1为本专利技术所述自洁型流化床换热器的示意图。图2为本专利技术所述自洁型流化床换热器的下沿套管示意图。图3为本专利技术所述自洁型流化床换热器的分布盘示意图。图4为本专利技术所述自洁型流化床换热器的分布板示意图。图1中,1为下管箱;2为换热器列管;3为上管箱;4为液固分离器;5为下降管;6为固体颗粒槽;7为液体储槽;8为液体循环泵;9为下沿套管;10为分布盘;11为分布板,分布盘10和分布板11安装在下管箱1之内,分布盘10在下,分布板11在上,换热器列管下端安装下沿套管9,换热器列管2和上管箱3相连,上管箱3连接液固分离器4,液固分离器4出来两路,一路固相通过下降管5连接固体颗粒槽6,另一路液相连接液体储槽7,液体储槽7通过液体循环泵8连接下管箱1,固体颗粒槽6连入从液体循环泵8到下管箱1的管路。液体从液体储槽7经液体循环泵8后打入下管箱1,固体颗粒引入下管箱1之后和液相混合,依次进入分布盘10和分布板11,通过下沿套管9后进入换热器列管2,冲刷换热器列管2后进入上管箱3,然后进入液固分离器4,在液固分离器4中液相和固相分离,液相循环回液体储槽7,固相经过下降管5后进入固体颗粒槽6,从固体颗粒槽6下来的固体颗粒和循环液相混合,再次进入下管箱1,完成固体颗粒循环。如图2所示,下沿套管采用缩径型式,形成局部负压,使固体颗粒更容易进入。下沿套管的坡口和外壁开孔保证分布进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自洁型流化床换热器,其特征在于,自洁型流化床换热器由下管箱(1)、换热器列管(2)、上管箱(3)、液固分离器(4)、下降管(5)、固体颗粒槽(6)、液体储槽(7)、液体循环泵(8)组成;其中分布盘(10)和分布板(11)安装在下管箱(1)内,分布板(11)安装在分布盘(10)之上,换热器列管(2)下端安装下沿套管(9),下沿套管(9)位于分布板(11)之上,换热器列管(2)和上管箱(3)相连,上管箱(3)连接液固分离器(4),液固分离器(4)分出来两路,一路固相通过下降管(5)连接固体颗粒槽(6),另一路液相连接液体储槽(7),液体储槽(7)通过液体循环泵(8)连接下管箱(1),固体颗粒槽(6)连入从液体循环泵(8)到下管箱(1)的管路。

【技术特征摘要】
1.一种自洁型流化床换热器,其特征在于,自洁型流化床换热器由下管箱(1)、换热器列管(2)、上管箱(3)、液固分离器(4)、下降管(5)、固体颗粒槽(6)、液体储槽(7)、液体循环泵(8)组成;其中分布盘(10)和分布板(11)安装在下管箱(1)内,分布板(11)安装在分布盘(10)之上,换热器列管(2)下端安装下沿套管(9),下沿套管(9)位于分布板(11)之上,换热器列管(2)和上管箱(3)相连,上管箱(3)连接液固分离器(4),液固分离器(4)分出来两路,一路固相通过下降管(5)连接固体颗粒槽(6),另一路液相连接液体储槽(7),液体储槽(7)通过液体循环泵(8)连接下管箱(1),固体颗粒槽(6)连入从液体循环泵(8)到下管箱(1)的管路。2.根据权利要求1所述的自洁型流化床换热器,其特征在于,所述每根下沿套管(9)匹配一根换热器列管(2);下沿套管(9)管径为换热器列管(2)的0.4倍~0.6倍;下沿套管(9)长度为15mm~50mm;从换热器中心到换热器四周,下沿套管(9)长度逐渐增加。3.根据权利要求1所述的自洁型流化床换热器,其特征在于,所述下沿套管(9)设置斜向下坡口,坡口角度为15度~60度;换热器最中心的下沿套管(9)不设坡口,从换热器中心到换热器四周,下沿套管(9)坡口角度逐渐变小。4.根据权利要求1所述的自洁型流化床换热器,其特征在于,所述换热器最中心的下沿套管(9)外壁上不开孔,换热器四周的下沿套管(9)外壁上至少开一个孔;开孔孔径为固体颗粒平均粒径的1.2~1.5倍。5.根据权利要求1所述的自洁型流化床换热器,其特征在于,所述分布盘(10)为周边开小孔的旋转体,其中旋转体为圆柱、圆锥、圆台或半圆球中的一种;分布盘(10)中心轴和下管箱(1)中心轴重合。分布盘(10)垂直投影的最大长度小于等于换热器筒体直径的0.3倍。分布盘(10)高度小于等于其垂直投影的最大长度;分布盘(10)开孔率为40%~70%,开孔孔径为固体颗粒平均粒径的1....

【专利技术属性】
技术研发人员:田立达顾军民张斌
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
类型:发明
国别省市:北京;11

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